1. Εισαγωγή Στο πρώτο εισαγωγικό κεφάλαιο περιγράφονται οι έννοιες του καιρού και του κλίματος και το αντικείμενο της Δασικής Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας. Επίσης, εξετάζεται με ποιον τρόπο ο καιρός και το κλίμα επηρεάζουν τον άνθρωπο και το φυσικό περιβάλλον. Τέλος, γίνεται μια περιγραφή των εργαλείων, των καταγραφών και των δεδομένων που αντιστοιχούν στους μετεωρολογικούς και κλιματικούς χάρτες, τα μετεωρολογικά και κλιματικά στοιχεία. 1.1 Γενικά ορισμοί Η Γη περιβάλλεται από ένα στρώμα αέρα το οποίο ονομάζεται ατμόσφαιρα και συγκρατείται λόγω της βαρύτητάς της. Η ατμόσφαιρα ακολουθεί τη Γη στις κινήσεις της. Είναι αόρατη, άοσμη, άχρωμη, αποτελείται από μείγμα αέριων χημικών στοιχείων και ενώσεων και επιτελεί σημαντικές λειτουργίες, καθοριστικές για το σύνολο των διεργασιών που συμβαίνουν στον πλανήτη και ιδιαίτερα για τη διατήρηση της ζωής στη Γη. Πολύπλοκες θερμοδυναμικές διεργασίες συμβαίνουν μέσα στην ατμόσφαιρα, που έχουν ως αποτέλεσμα την εκδήλωση διαφόρων φαινομένων. Τα φαινόμενα που συμβαίνουν μέσα στην ατμόσφαιρα και γίνονται αντιληπτά από τον άνθρωπο, είτε άμεσα είτε έμμεσα με τη μεσολάβηση ειδικών οργάνων, λέγονται μετεωρολογικά φαινόμενα. Η Μετεωρολογία είναι η επιστήμη που μελετά την ατμόσφαιρα και τα (μετεωρολογικά) φαινόμενα τα οποία συμβαίνουν μέσα σε αυτή. Ο όρος προέρχεται από τον μεγάλο φιλόσοφο της αρχαίας Ελλάδας Αριστοτέλη, ο οποίος το 340 π.χ. έγραψε το βιβλίο με τίτλο Μετεωρολογικά. Σύμφωνα με τη σύγχρονη Μετεωρολογία, ως καιρός νοείται η κατάσταση και η εξέλιξη των ατμοσφαιρικών φαινομένων που επικρατούν στην ατμόσφαιρα σε δεδομένη χρονική στιγμή και σε έναν τόπο, όπως καθορίζεται από τη θερμοκρασία, την πίεση, την υγρασία, τη νέφωση, τα κατακρημνίσματα, την ένταση και την κατεύθυνση του ανέμου (Σπυροπούλου-Κατσάνη, 2000). Οι τιμές των στοιχείων αυτών για μια σχετικά μικρή περιοχή και ο τρόπος με τον οποίο συνδυάζονται σε μια χρονική στιγμή διαμορφώνουν τον καιρό ενός τόπου, ο οποίος εκδηλώνεται με ηλιοφάνεια, σύννεφα, βροχές, ανέμους, χιόνι κ.ά. Χαρακτηριστικό του καιρού είναι ότι μεταβάλλεται διαρκώς. Με την έννοια αυτή στη διάρκεια μιας ημέρας είναι δυνατόν το πρωί να υπάρχει ηλιοφάνεια και άπνοια και στη συνέχεια να επικρατήσουν άνεμος, νεφώσεις και έντονη βροχόπτωση. Το κλίμα είναι η σύνθεση (συνδυασμός όλων των στοιχείων) του καιρού σε ένα συγκεκριμένο τόπο. Με άλλα λόγια, και το κλίμα αναφέρεται στη θερμοκρασία, στην πίεση, στην υγρασία και στα ατμοσφαιρικά φαινόμενα σε έναν τόπο, αλλά τα αποτελέσματα προκύπτουν μετά από πολυετείς παρατηρήσεις των παραμέτρων αυτών. Κατά κάποια έννοια το κλίμα αποτελεί τον μέσο καιρό ενός τόπου. Επομένως, το κλίμα διαφέρει από τον καιρό, που χαρακτηρίζεται ως μια φυσική κατάσταση της ατμόσφαιρας κατά τη διάρκεια μιας μικρής χρονικής περιόδου. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι ο καιρός μπορεί να παρατηρηθεί, να μετρηθεί και να καταγραφεί με σχετική ευκολία, το κλίμα δεν μπορεί να εκτιμηθεί με ακρίβεια, γιατί αντιπροσωπεύει μια πολυσύνθετη και δυσνόητη ιδέα που δεν έχει ξεκάθαρη παρουσία σε μια δεδομένη στιγμή. 15
Οι παράγοντες που συντελούν στη μεταβολή του κλίματος από τόπο σε τόπο είναι οι εξής: γεωγραφικό πλάτος και υψόμετρο φύση της επιφάνειας (ξηρά, θάλασσα) ανάγλυφο και προσανατολισμός φυτοκάλυψη του εδάφους κέντρα υψηλής και χαμηλής πίεσης θαλάσσια κυκλοφορία (Ελ Νίνιο) γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας κύκλος του νερού ο άνθρωπος. Η επιστήμη η οποία μελετά το κλίμα ονομάζεται Κλιματολογία και έχει ως αντικειμενικό και κύριο στόχο να ανακαλύψει και να εξηγήσει την κανονική συμπεριφορά των ατμοσφαιρικών φαινομένων, να περιγράψει και να εξηγήσει τη φύση του κλίματος και τις μεταβολές αυτού από τόπο σε τόπο και να προσδιορίσει τη σύνδεση αυτού με τα άλλα στοιχεία του φυσικού περιβάλλοντος και με τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Για την επίτευξη των σκοπών της η Κλιματολογία χρησιμοποιεί τα ίδια βασικά δεδομένα που χρησιμοποιεί και η Μετεωρολογία και ένα πλήθος από τα αποτελέσματά της χρησιμοποιούνται από τους ίδιους τους μετεωρολόγους προκειμένου να βελτιώσουν τις τεχνικές της πρόβλεψης του καιρού, ενώ δεν παύει να είναι ουσιαστική η προσφορά της Κλιματολογίας στην αντιμετώπιση προβλημάτων της γεωργίας, της δασοπονίας, της βιολογίας, της αρχιτεκτονικής, των μεταφορών, της υδρολογίας, της ιατρικής κ.λπ. (Critchfield, 1974 Μαχαίρας & Μπαλαφούτης, 1985). 1.2 Κλάδοι Η Μετεωρολογία, προκειμένου να αντιμετωπίσει το πλήθος των προβλημάτων που δημιουργούν οι συνεχώς μεταβαλλόμενες ατμοσφαιρικές συνθήκες και ταυτόχρονα να ερμηνεύσει με έννοιες της φυσικής και των μαθηματικών την ατμοσφαιρική συμπεριφορά, διαιρείται σε διάφορους κλάδους και ο καθένας περιγράφει, μελετά και αναλύει τις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Οι παραδοσιακοί κλάδοι της Μετεωρολογίας συνοψίζονται στους παρακάτω: Εφαρμοσμένη Μετεωρολογία: στοχεύει στην εφαρμογή των μετεωρολογικών γνώσεων σε επιστημονικές δραστηριότητες που σχετίζονται με τη γεωργία, τη δασολογία, την ατμοσφαιρική ρύπανση, την οικολογία, την αρχιτεκτονική, την αλιεία, καθώς και τις χερσαίες, τις θαλάσσιες και τις εναέριες μεταφορές. Δυναμική Μετεωρολογία: αποτελεί τον κλάδο της θεωρητικής μελέτης των ατμοσφαιρικών κινήσεων με δύο τουλάχιστον σημαντικούς στόχους, α) να συνεισφέρει στην κατανόηση του πλήθους των παραμέτρων που σχετίζονται και καθοδηγούν την κίνηση της ατμόσφαιρας και β) να δημιουργήσει μια λογική βάση για την πρόβλεψη των μελλοντικών ατμοσφαιρικών γεγονότων. Φυσική Μετεωρολογία: μελετά τις σχέσεις μεταξύ των ατμοσφαιρικών φαινομένων και της φύσης της ύλης όπως εκφράζονται σε αρχές και νόμους της φυσικής που σχετίζονται με την ηλιακή και γήινη ακτινοβολία, την ατμοσφαιρική οπτική, τον ατμοσφαιρικό ηλεκτρισμό, τις διεργασίες του σχηματισμού των νεφών και της βροχής, το οριακό πλανητικό στρώμα και τις διεργασίες της μεταφοράς της μάζας και ενέργειας μέσα σε αυτό και τέλος την τηλεπισκόπηση (μετεωρολογικά ραντάρ, δορυφόροι κ.λπ.). 16
Συνοπτική Μετεωρολογία: το αντικείμενό της εντοπίζεται κυρίως στη μελέτη της δομής και της εξέλιξης των ατμοσφαιρικών συστημάτων. Δηλαδή στοχεύει στην ανάλυση των ατμοσφαιρικών διαταραχών, στη σύνθεση των δυναμικών και φυσικών καταστάσεων και των επιδράσεων αυτών στον καθημερινό καιρό, στη μελέτη των κυκλώνων και των αντικυκλώνων, στην ανάλυση των μετώπων και των αερίων μαζών, των αεροχειμάρρων, των καταιγίδων, των θυελλών, των τυφώνων και στην πρόγνωση του καιρού. Γεωργική Μετεωρολογία: αποτελεί εφαρμοσμένο κλάδο της Μετεωρολογίας ο οποίος ασχολείται με τα φαινόμενα και τις διαδικασίες της κατώτερης ατμόσφαιρας που συνδέονται με την ανάπτυξη των φυτικών και ζωικών οργανισμών και ενδιαφέρουν την αγροτική παραγωγή. Δασική Μετεωρολογία: αποτελεί εφαρμοσμένο κλάδο της Μετεωρολογίας ο οποίος μελετά τις επιδράσεις των μετεωρολογικών παραμέτρων που αφορούν την επιβίωση, την ανάπτυξη και τη διαχείριση των δασικών οικοσυστημάτων. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί ότι ανάλογα με τους στόχους της έρευνας ή της μελέτης οι κλίμακες της ατμοσφαιρικής κίνησης μπορεί να είναι πολύ μικρές έως και πλανητικές. Έτσι, σε σχέση με τον στόχο η κλίμακα που θα χρησιμοποιηθεί μπορεί να ανήκει σε μια από τις παρακάτω κατηγορίες: Η μικροκλίμακα αφορά κινήσεις μικρής χωρικής και χρονικής κλίμακας με διαστάσεις < 1 km και < 1 ώρα Η μεσοκλίμακα αφορά κινήσεις μέσης κλίμακας < 1000 km και < 1 ημέρα Η συνοπτική κλίμακα αφορά κινήσεις της κλίμακας που χαρακτηρίζει έναν χάρτη καιρού, δηλαδή <10.000 km που διαρκούν μερικές ημέρες, και τέλος Η πλανητική κλίμακα που χαρακτηρίζεται από πολύ μεγάλης κλίμακας κινήσεις (>10.000 km, που διαρκούν πάνω από μια εβδομάδα). Οι στόχοι και οι σκοποί της Κλιματολογίας είναι πολλοί και ποικίλοι. Για να αντιμετωπιστούν με μεγαλύτερη επιστημονική ακρίβεια τα διάφορα σχετικά προβλήματα που ανακύπτουν στο ευρύ πεδίο της Κλιματολογίας, αυτή υποδιαιρείται σε πολλούς κλάδους, όπου ο καθένας εξυπηρετεί προκαθορισμένους στόχους. Έτσι, ανάλογα με τον επιδιωκόμενο σκοπό, υπάρχουν οι εξής κλάδοι: Περιγραφική Κλιματολογία: στόχος της είναι η περιγραφή της κατανομής των κλιμάτων στην επιφάνεια του πλανήτη, σε συνδυασμό με το τοπογραφικό ανάγλυφο και τους άλλους φυσικογεωγραφικούς παράγοντες της κάθε περιοχής, χωρίς ουσιαστική εμβάθυνση στην ανάλυση των αιτίων της δημιουργίας αυτών. Ανάλογα με την έκταση της υπό εξέταση περιοχής, ο εν λόγω κλάδος υποδιαιρείται σε επιμέρους κλάδους που είναι γνωστοί ως α) μακροκλιματολογία, β) μεσοκλιματολογία και γ) μικροκλιματολογία. Φυσική Κλιματολογία: μελετά το ισοζύγιο της ενέργειας και της μάζας στο περιβάλλον με έμφαση στο οριακό στρώμα της Γης, καθώς και τις επιπτώσεις που προκαλεί το ισοζύγιο αυτό σε διάφορα σημεία του πλανήτη. Δυναμική Κλιματολογία: μελετά τις διεργασίες και τον χαρακτήρα της κίνησης του ατμοσφαιρικού αέρα και στην ουσία αυτή αποτελεί τη μαθηματική έκφραση των κλιματικών διεργασιών στο σύστημα Γης-ατμόσφαιρας. Συνοπτική Κλιματολογία: κύριος στόχος της είναι η μελέτη της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και οι σχέσεις αυτής με το επιφανειακό περιβάλλον, προκειμένου να αντιμετωπιστούν προβλήματα μακράς πρόγνωσης του καιρού ή διάφορα περιβαλλοντικά προβλήματα και οι 17
επιπτώσεις αυτών, π.χ. η ατμοσφαιρική ρύπανση, η μεταφορά και διάχυση των ρύπων, οι καλλιέργειες. Δορυφορική Κλιματολογία: είναι ο πλέον σύγχρονος κλάδος, ο οποίος στοχεύει στην αξιοποίηση των δορυφορικών πληροφοριών για την επίλυση των κλιματικών προβλημάτων. Εφαρμοσμένη Κλιματολογία: έχει ως αντικείμενο την επίλυση των προβλημάτων της ανθρωπότητας που συνδέονται με το κλίμα στους τομείς της τεχνολογίας, της βιομηχανίας, της γεωπονίας, της δασολογίας, της ιατρικής κ.λπ. Γεωργική Κλιματολογία: εξετάζει το κλίμα σε σχέση με τη γεωργική παραγωγή και δραστηριότητα. Δασική Κλιματολογία: είναι ο εφαρμοσμένος κλάδος της Κλιματολογίας για τις ανάγκες και τα προβλήματα στην προστασία και διαχείριση των δασικών οικοσυστημάτων. 1.3 Σκοποί της Δασικής Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελεί τον χώρο στον οποίο συμβαίνουν θερμοδυναμικές λειτουργίες και διεργασίες κατά τις οποίες παρατηρείται μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε άλλες μορφές. Η εναλλαγή θερμότητας και υγρασίας μεταξύ ατμόσφαιρας και επιφάνειας της Γης έχει ως αποτέλεσμα την εκδήλωση των μετεωρολογικών φαινομένων, όπως τη δημιουργία των ανέμων και της βροχής, τη μεταβολή της θερμοκρασίας κ.λπ. Η μελέτη του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος για την κατανόηση και την ερμηνεία, αλλά και την πρόβλεψη των καιρικών καταστάσεων αποτελούν αντικείμενο της Μετεωρολογίας και της Κλιματολογίας. Η Δασική Μετεωρολογία και Κλιματολογία αποτελούν εφαρμοσμένο κλάδο των ατμοσφαιρικών επιστημών, ο οποίος μελετά τις επιδράσεις των μετεωρολογικών παραμέτρων και τον συνδυασμό αυτών στην επιβίωση και στην ανάπτυξη των φυτικών οργανισμών και του δάσους. Η ατμόσφαιρα διαδραματίζει έναν κρίσιμο ρόλο στη διαχείριση των φυσικών πόρων (Goldberg et al., 2012). Τα δάση και γενικότερα τα δασικά οικοσυστήματα καλύπτουν περίπου το 30 τοις εκατό της επιφάνειας του πλανήτη και αποτελούν ανανεώσιμο φυσικό πόρο με τεράστια οικολογική και οικονομική σημασία, καθώς παράγουν πολύτιμα προϊόντα και προσφέρουν σημαντικές υπηρεσίες στον άνθρωπο. Η σχέση αλληλεπίδρασης που αναπτύσσεται ανάμεσα στο δάσος και το ατμοσφαιρικό περιβάλλον περιγράφεται από μια δυναμική ισορροπία, που έχει εξαιρετική σημασία. Η δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα και η παραγωγή οξυγόνου, ο κύκλος του αζώτου, η απορρόφηση διαφόρων αέριων ρυπαντών από την ατμόσφαιρα (διοξείδιο του θείου, οξείδια του αζώτου κ.λπ.) που προέρχονται από τη βιομηχανία, τα μέσα συγκοινωνίας κι άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες, η συμβολή στην αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη, ο ιδιαίτερος ρόλος για τη διατήρηση ισορροπίας των υδάτων, αποτελούν κάποιες μόνο από τις πτυχές που αναδεικνύουν τον κρίσιμο ρόλο των δασικών οικοσυστημάτων για την ισορροπία στο φυσικό περιβάλλον. Η επίδραση του κλίματος στον τομέα της εφαρμοσμένης επιστήμης της Δασολογίας αγγίζει σχεδόν όλες τις γνωστικές περιοχές. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο προσδιορισμός του κινδύνου πυρκαγιάς που ουσιαστικά περιλαμβάνει την πρόβλεψη των γενικών μετεωρολογικών συνθηκών. Ο κλιματικός παράγοντας καθορίζει την εξέλιξη διαδικασιών όπως είναι η εδαφογένεση και η ανάπτυξη των φυτών, η πρόληψη και αντιμετώπιση φαινομένων φυσικών καταστροφών (πλημμύρες), η διαχείριση υδατικών πόρων, οι δασικές κατασκευές κ.ά. 18
1.4 Ο καιρός και το κλίμα στη ζωή του ανθρώπου Ο καιρός και το κλίμα παίζουν σπουδαιότατο ρόλο για το περιβάλλον και τη ζωή του ανθρώπου. Ο καιρός, για παράδειγμα, καθορίζει τον τύπο της ένδυσης που φοράμε, ενώ το κλίμα επηρεάζει το είδος ένδυσης που αγοράζουμε. Το κλίμα καθορίζει τις ζώνες της βλάστησης, καθώς και η κατανομή των ζώων και των ανθρώπων πάνω στη Γη (Ντάφης, 1986). Ο καιρός και το κλίμα επηρεάζουν τη ζωή μας με πολλούς τρόπους, αλλά το πιο άμεσο αποτέλεσμα είναι στην άμεση αίσθηση των μεταβολών της θερμοκρασίας (Ahrens, 2003). Για την προστασία από το κρύο κατά τη διάρκεια του χειμώνα και από τη ζέστη του καλοκαιριού κατασκευάζουμε σπίτια με θέρμανση, κλιματισμό, μόνωση για να ανακαλύψουμε ότι όταν εγκαταλείψουμε το άσυλό μας, είμαστε τελείως απροστάτευτοι από τις καιρικές συνθήκες. Ακόμα και όταν είμαστε ντυμένοι κατάλληλα για τον καιρό, ο αέρας, η υγρασία και η βροχή μπορούν να αλλάξουν την αίσθηση του κρύου ή της ζέστης. Σε μια κρύα μέρα η μεγαλύτερη αίσθηση ψύχους εξηγείται από τον άνεμο. Αν δεν είμαστε κατάλληλα ντυμένοι, διατρέχουμε τον κίνδυνο ψύξης ή ακόμα και υποθερμίας. Σε μια ζεστή μέρα με υγρασία αισθανόμαστε ζέστη με δυσφορία που οφείλεται στην υγρασία. Αν ζεσταθούμε πάρα πολύ, τα σώματά μας υπερθερμαίνονται και επέρχεται εξάντληση εξαιτίας της ζέστης ή ακόμα και θερμοπληξία. Οι πιο επιρρεπείς σε αυτές τις παθήσεις είναι τα ηλικιωμένα άτομα με προβλήματα στο κυκλοφορικό σύστημα και τα νήπια των οποίων οι μηχανισμοί ρύθμισης της θερμοκρασίας δεν έχουν αναπτυχθεί πλήρως. Ο καιρός επηρεάζει επίσης τον τρόπο που αισθανόμαστε και με άλλους τρόπους, όπως πόνος από αρθρίτιδα, και είναι περισσότερο πιθανό να συμβεί όταν η υψηλή υγρασία συνοδεύεται από χαμηλές πιέσεις. Με τρόπους που δεν είναι απόλυτα κατανοητοί το κλίμα επηρεάζει την υγεία μας. Η επίπτωση των καρδιακών εμφραγμάτων δείχνει μια στατιστική αύξηση μετά το πέρασμα θερμών μετώπων, όταν η βροχή και ο αέρας συμπίπτουν, όπως επίσης και μετά το πέρασμα ψυχρών μετώπων, όταν απότομες καιρικές αλλαγές συμβαίνουν με θεαματικό τρόπο και συνοδεύονται από ψυχρούς θυελλώδεις ανέμους. Οι πονοκέφαλοι πολύ συχνά συμβαίνουν σε μέρες που είμαστε αναγκασμένοι να μεταβάλουμε τη διαθλαστική ικανότητα του ματιού μας εξαιτίας του υπέρλαμπρου ουρανού ή μιας μικρής συσκότισης από πυκνά σύννεφα. Για ορισμένους ανθρώπους μια ζεστή, ξερή με άνεμο ημέρα επηρεάζει ραγδαία τη συμπεριφορά τους (συχνά γίνονται καταθλιπτικοί και ενοχλητικοί). Το πώς και γιατί αυτοί οι άνεμοι ρυθμίζουν την ανθρώπινη φυσιολογία δεν είναι απολύτως κατανοητό. Όταν ο καιρός γίνεται πιο κρύος ή πιο ζεστός από τα φυσιολογικά επίπεδα, αυτό επηρεάζει τη ζωή και τον προγραμματισμό πολλών ανθρώπων. Για παράδειγμα, ένα δροσερό καλοκαίρι έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση μεγάλων χρηματικών ποσών από το κόστος κλιματισμού. Αντίθετα, ένας ψυχρός χειμώνας αυξάνει κατά πολύ το κόστος θέρμανσης. Έντονα καιρικά φαινόμενα, όπως οι χιονοπτώσεις, δημιουργούν μεγάλα προβλήματα στις αεροπορικές συγκοινωνίες, κλείνουν τα σχολεία, κόβουν τις γραμμές μεταφοράς του ρεύματος και στερούν το ηλεκτρικό από χιλιάδες καταναλωτές. Χαμηλές θερμοκρασίες προκαλούν την καταστροφή των καλλιεργειών. Αντίστοιχα προβλήματα δημιουργούνται εξαιτίας της ξηρασίας και των υψηλών θερμοκρασιών. Μεγάλες ανομβρίες επίσης έχουν αποτέλεσμα στα αποθέματα του νερού, περιορίζοντας τη χρήση του. Κατά τη διάρκεια περιόδων ανομβρίας η βλάστηση γίνεται εξαιρετικά ξηρή και ευαίσθητη από φωτιά. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2007 εκατοντάδες χιλιάδες στρέμματα σε ξερές περιοχές στην Ελλάδα καταστραφήκαν από πυρκαγιές. Επίσης, οι πυρκαγιές προκάλεσαν και πολλά ανθρώπινα θύματα. 19
Άλλη αιτία που οδηγεί σε ανθρώπινα θύματα το καλοκαίρι είναι οι υψηλές θερμοκρασίες. Κάθε χρόνο η βίαιη πλευρά του καιρού επηρεάζει τις ζωές εκατομμυρίων ανθρώπων. Περιοχές της Γης δέχονται τα καταστροφικά αποτελέσματα από το πέρασμα ενός τυφώνα. Οι τυφώνες όχι μόνο έχουν στοιχίσει πολλές ζωές, αλλά ετησίως προκαλούν την καταστροφή κτιρίων και περιουσιών και ένας τυφώνας μπορεί ακόμα και να ισοπεδώσει μια ολόκληρη περιοχή ή μια πόλη. Ξαφνικές καταιγίδες μπορούν να δώσουν μεγάλη ποσότητα βροχής, δημιουργώντας ξαφνικές πλημμύρες. Μικρά ρέματα γίνονται τεράστια ποτάμια που συντίθενται από λάσπη και άμμο ανακατεμένη με ξεριζωμένα φυτά και δέντρα. Επιπλέον, περισσότεροι άνθρωποι πεθαίνουν στον κόσμο από πλημμύρες από οποιαδήποτε άλλη φυσική καταστροφή. Δυνατά ρεύματα αέρα δημιουργούν εσωτερικά ένα σφοδρό τυφώνα που δημιουργεί καταστροφικούς ανέμους, οι οποίοι είναι ικανοί να καταστρέψουν σοδειές και επιφανειακές κατασκευές. Ορισμένα αεροπορικά ατυχήματα έχουν συμβεί εξαιτίας καταστροφικών ανεμοθύελλων. Ετησίως κατεστραμμένες σοδειές κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια και οι κεραυνοί αφαιρούν τη ζωή περίπου 80 ανθρώπων στις ΗΠΑ και ξεκινούν φωτιές που καταστρέφουν χιλιάδες στρέμματα πολύτιμης ξυλείας. Άλλα φαινόμενα, όπως η ομίχλη, μπορεί να καθορίσουν την ορατότητα των αεροδρομίων, προκαλώντας καθυστερήσεις πτήσεων και ακυρώσεις. Κάθε χειμώνα πυκνή ομίχλη συνδέεται με αυτοκινητιστικά δυστυχήματα που συμβαίνουν πολύ συχνά στους αυτοκινητοδρόμους. Ο καιρός και το κλίμα αποτελούν πλέον τόσο σημαντικό μέρος της ζωής μας που το πρώτο πράγμα που πολλοί κάνουν το πρωί είναι να ακούν το τοπικό δελτίο καιρού. Γι αυτόν τον λόγο πολλοί ραδιοφωνικοί και τηλεοπτικοί σταθμοί έχουν τον δικό τους μετεωρολόγο να παρουσιάζει δελτίο καιρού και να δίνει καθημερινά οδηγίες. Η πρόγνωση του καιρού για την επόμενη μέρα είναι απαραίτητη για τον καθένα από εμάς για διαφορετικό λόγο. Ιδιαίτερα για τις εργασίες και τις δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα στον ανοιχτό χώρο, όπως οι αγροτικές και δασικές εργασίες, αλλά και για πολλούς άλλους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας έχει σημασία να γνωρίζει κανείς τον καιρό. 1.5 Μετεωρολογικά και κλιματικά στοιχεία Η Μετεωρολογία και η Κλιματολογία ουσιαστικά χρησιμοποιούν τα ίδια μέσα για την επίτευξη των στόχων τους, που είναι τα μετεωρολογικά στοιχεία (Φλόκας & Χρονοπούλου, 2010). Η αριθμητική έκφραση του καιρού σε έναν τόπο απεικονίζεται μέσα από έναν συνδυασμό μετεωρολογικών παραμέτρων, που ανταποκρίνονται στις συνθήκες της ατμοσφαιρικής πίεσης, της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα, της νέφωσης, της βροχόπτωσης, των ανέμων, της ορατότητας κ.λπ., οι οποίες έχουν μετρηθεί σε μια συγκεκριμένη ώρα της ημέρας σε έναν τόπο και τελικά εκφράζουν τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν. Τα μεγέθη αυτά ονομάζονται μετεωρολογικά στοιχεία ή στοιχεία καιρού. Οι μέσες τιμές των μετεωρολογικών στοιχείων για μεγάλες χρονικές περιόδους και οι σχετικές στατιστικές παράμετροι που τα χαρακτηρίζουν απαρτίζουν τα αντίστοιχα κλιματικά στοιχεία. Επομένως, σε κάθε μετεωρολογικό στοιχείο αντιστοιχεί ένα κλιματικό στοιχείο. Το αντίθετο όμως δεν είναι αληθές. Έτσι, υπάρχουν κλιματικά στοιχεία, όπως είναι για παράδειγμα το ημερήσιο θερμομετρικό εύρος ή ο βαθμός της ηπειρωτικότητας ενός τόπου για τα οποία δεν υπάρχει αντίστοιχο μετεωρολογικό στοιχείο. Οι μετρήσεις των μετεωρολογικών φαινομένων γίνονται στους μετεωρολογικούς σταθμούς. Ο μετεωρολογικός σταθμός (Εικόνα 1.1, Εικόνα 1.2) είναι ένα σύνολο εγκαταστάσεων και οργάνων, που λειτουργούν σε κάποια θέση, με τα οποία παρατηρούνται και καταγράφονται τα μετεωρολογικά φαινόμενα. 20
Τα μετεωρολογικά όργανα είναι απλές ή σύνθετες συσκευές εκτίμησης ή μέτρησης του μεγέθους ή της έντασης των διαφόρων μετεωρολογικών φαινομένων. Τα μετεωρολογικά όργανα πρέπει να παρουσιάζουν ακρίβεια και ευαισθησία ανάλογη του στοιχείου το οποίο προορίζονται να μετρήσουν. Τα μετεωρολογικά όργανα ανάλογα με τον τρόπο μέτρησης των μετεωρολογικών φαινομένων διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: Όργανα απλής ένδειξης (θερμόμετρα, βροχόμετρο). Ακροβάθμια όργανα τα οποία μας δίνουν τη μέγιστη ή ελάχιστη τιμή μετεωρολογικού στοιχείου στη διάρκεια ορισμένου χρονικού διαστήματος. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν το μεγιστοβάθμιο και ελαχιστοβάθμιο θερμόμετρο. Καταγραφικά (αυτογραφικά) όργανα στα οποία η καταγραφή των τιμών σε ένα μετεωρολογικό στοιχείο είναι συνεχής. Για τον λόγο αυτό τα καταγραφικά όργανα είναι ταυτόχρονα και ακροβάθμια, επειδή γίνεται καταγραφή της μέγιστης και της ελάχιστης τιμής καθώς επίσης και της χρονικής στιγμής που παρατηρείται. Καταγραφικά όργανα είναι ο θερμογράφος, ο υγρογράφος, ο βροχογράφος κ.ά. Εικόνα 1.1 Ο μετεωρολογικός σταθμός στο Πανεπιστημιακό Δάσος Περτουλίου. 21
Εικόνα 1.2 Ο μετεωρολογικός σταθμός του τομέα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης. Η επιλογή της θέσης του μετεωρολογικού σταθμού πρέπει να γίνεται με προσοχή και κατάλληλες θέσεις αποτελούν οι ανοιχτοί χώροι, μακριά από μεγάλα κτίρια, ψηλά δένδρα και αρδευόμενα χωράφια, μακριά δηλαδή από καθετί που μπορεί να επηρεάσει τις ενδείξεις των οργάνων του σταθμού. Τα όργανα μέτρησης θερμοκρασίας, υγρασίας και κάποια άλλα όργανα τοποθετούνται μέσα σε ειδικά στέγαστρα, τους μετεωρολογικούς κλωβούς. Η τοποθέτηση αυτή προστατεύει τα όργανα από τη βροχή, το χιόνι, τον ισχυρό άνεμο και την έκθεση στην άμεση ηλιακή ακτινοβολία. Ο μετεωρολογικός κλωβός χρωματίζεται εξωτερικά άσπρος για να αντανακλά το ηλιακό φως. Η σύγχρονη τεχνολογία έχει οδηγήσει σε καταπληκτικές βελτιώσεις στην καταγραφή των μετεωρολογικών φαινομένων (Κυριαζόπουλος & Λιβαδάς, 1975 Μπαλτάς, 2006). Οι κλασικοί μετεωρολογικοί σταθμοί έχουν τροποποιηθεί, καθώς νέες συσκευές έχουν αναπτυχθεί και εγκαταστάθηκαν οι αυτόματοι μετεωρολογικοί σταθμοί (Εικόνα 1.3). Σε αυτούς η καταχώρηση και αποθήκευση των μετρήσεων γίνεται με ηλεκτρονικό τρόπο. Τα μετεωρολογικά στοιχεία μέσω αισθητήρων μετεωρολογικών οργάνων μεταφέρονται και καταχωρούνται σε καταχωρητή δεδομένων (data logger) ο οποίος είναι δυνατόν να συνοδεύεται και από σύγχρονη τηλεμετάδοση σε κεντρικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Οι κύριες βελτιώσεις των διαφόρων μετρήσεων με σήματα καταγραφής σε μαγνητικές ταινίες προωθούνται από ένα ψηφιακό υπολογιστή. Με τον τρόπο αυτό τα θερμόμετρα, οι αισθητήρες υγρασίας και το ανεμόμετρο μπορούν να συνδεθούν με καλώδιο σε έναν καταγραφέα. Όπου 22
είναι αναγκαίο, τα δεδομένα μπορούν να τηλεμεταδοθούν σε γραφεία τα οποία βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τους καταγραφείς. Εικόνα 1.3 Ο αυτόματος μετεωρολογικός σταθμός στο Πανεπιστημιακό Δάσος Περτουλίου. Η χρονική διάρκεια των καταγραφών, η οποία απαιτείται για να χαρακτηριστούν τα κλιματικά στοιχεία αντιπροσωπευτικά του κλίματος μιας περιοχής, ποικίλλει ανάλογα με το είδος του στοιχείου και το ανάγλυφο της υπό εξέταση περιοχής. Προκειμένου να υπάρχει μια κοινή κατά το δυνατόν αντιμετώπιση του προβλήματος από την κοινότητα των κλιματολόγων, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Μετεωρολογίας έχει καθορίσει την τριακονταετία ως την ενδεδειγμένη περίοδο καταγραφών. Οι καταγραφές 30 συνεχών ετών αντιπροσωπεύουν αυτό που είναι γνωστό ως κανονική κλιματική περίοδος. Σήμερα η κανονική κλιματική περίοδος όλων των κλιματικών παραμέτρων αναφέρεται στην τριακονταετία 1961-1990 και με τις μέσες τιμές αυτής της περιόδου συγκρίνεται η κάθε μεταβολή οποιουδήποτε κλιματικού στοιχείου. Ταυτόχρονα η ίδια τριακονταετία χρησιμοποιείται για την κατασκευή των κλιματικών χαρτών που ενδιαφέρουν τους ερευνητές. 23
1.6 Οι μετεωρολογικοί και κλιματικοί χάρτες Το σπουδαιότερο και χρησιμότερο εργαλείο για έναν προγνώστη μετεωρολόγο αποτελεί ο συνοπτικός επιφανειακός χάρτης καιρού (Σχήμα 1.1). Η λέξη «συνοπτικός» σημαίνει σύντομος, περιληπτικός, ταυτόχρονος. Πράγματι ο χάρτης αυτός απεικονίζει συνοπτικά την ποικιλία των καιρικών συνθηκών οι οποίες επικρατούν σε ένα πολύ μεγάλο τμήμα στην επιφάνεια του πλανήτη, σε μια ορισμένη χρονική στιγμή. Οι χάρτες αυτοί παρουσιάζουν γραφικά την κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης και τη μορφή των βαρομετρικών συστημάτων που επικρατούν στην περιοχή την οποία περικλείει ο χάρτης. Διαδοχικοί χάρτες θα δείξουν την κίνηση των βαρομετρικών συστημάτων επάνω από την περιοχή, καθώς και την πορεία των καιρικών φαινομένων στην ίδια περιοχή. Βέβαια, η ανάλυση των καιρικών καταστάσεων δεν περιορίζεται μόνο στην επιφάνεια της Γης. Οι πλέον πολύτιμες πληροφορίες προέρχονται από τη σύνταξη χαρτών που αναφέρονται σε διάφορα ύψη μέσα στην ατμόσφαιρα. Οι χάρτες αυτοί, που είναι γνωστοί ως χάρτες ανώτερης ατμόσφαιρας, είναι οι σημαντικότεροι για τη μελέτη, την ανάλυση και την πρόβλεψη του καιρού. Η χρήση κλιματικών παραμέτρων αντίστοιχα θα οδηγήσει στη δημιουργία ανάλογων κλιματικών χαρτών οι οποίοι μπορούν να απεικονίσουν με ακρίβεια την κατανομή και τις μεταβολές των κλιματικών στοιχείων από τόπο σε τόπο εξαιτίας του συνδυασμού των κλιματικών παραγόντων που δρουν σε κάθε περιοχή. Σχήμα 1.1 Συνοπτικός χάρτης επιφάνειας της 21ης Οκτωβρίου 2008. Το παρόν έργο αποτελεί κοινό κτήμα (public domain). Πηγή: URL 24
Σχήμα 1.2 Κλιματικός χάρτης (κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης). Η απεικόνιση των στοιχείων στους κλιματικούς χάρτες γίνεται είτε με τη βοήθεια χρωματικών κλιμάκων ή συνήθως με τη χάραξη ισοπληθών γραμμών, που ενώνουν τόπους με ίσα μεγέθη της εικονιζόμενης παραμέτρου. Οι κλιματικοί χάρτες (Σχήμα 1.2) αποτελούν πολύ χρήσιμα βοηθήματα για την κατανόηση του κλίματος μιας περιοχής και γίνονται πολύ σημαντικότεροι όταν συνοδεύονται από μικρούς ένθετους πίνακες οι οποίοι παρουσιάζουν διάφορα στατιστικά χαρακτηριστικά των κλιματικών στοιχείων. Μετεωρολογικός σταθμός Ανακεφαλαίωση μαθήματος ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ahrens, D.C. (2003). Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment. Pacific Grove: Brooks Cole. Critchfield, H. J. (1974 3 ). General Climatology. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall. Goldberg, V., Mayer, H., Schindler, D., Söhl, D. & Bernhofer, C. (2012). Entwicklungen in der forstlichen Meteorologie. Agrar- und Forstmeteorologie. Jahrgang 38, Heft 1/2, pp. 69-79. Κυριαζόπουλος, Β. & Λιβαδάς, Γ. (1975 6 ). Πρακτική Μετεωρολογία. Θεσσαλονίκη: Α.Π.Θ. Μαχαίρας, Π. & Μπαλαφούτης, Χ. (1985). Μαθήματα Γενικής Κλιματολογίας με στοιχεία Βιοκλιματολογίας. Θεσσαλονίκη: Γιαχούδη-Γιαπούλη. Μπαλτάς, Ε.Α. (2006). Εφαρμοσμένη Μετεωρολογία. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Ζήτη. 25
Ντάφης, Σ. (1986). Δασική Οικολογία. Θεσσαλονίκη: Γιαχούδη-Γιαπούλη. Σπυροπούλου-Κατσάνη, Δ. (2000). Ο καιρός, το κλίμα και η σχέση τους με το περιβάλλον. Αθήνα: Σαββάλας. Φλόκας, Α. & Χρονοπούλου, Α. (2010). Μαθήματα Γεωργικής Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Ζήτη. 26